第六章通风发酵设备一、通风发酵罐通风发酵罐又称好气性发酵罐，需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧。通入发酵液中的气泡越小，气泡与液体的接触面积就越大，液体中的氧的溶解速率也越快。类型：机械搅拌式、自吸式、带升式、伍式、文氏管、塔式等类型的发酵罐。2、发酵罐体的尺寸比例高径比：1.7～4两组搅拌器的间距：S=3Di搅拌器与罐底的距离：C=Di,太小影响液体循环。3、发酵罐的结构（1）罐体：材料为炭钢或不锈钢，且应有一定的承压能力，2.5kg/cm2。罐顶上的接管有：进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。罐身上的接管有：冷却水进出管、进空气管、温度计管和测控仪表接口。（2）搅拌器和挡板：作用：打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于醪液中。形式：平叶式、弯叶式和箭叶式。平叶式功率消耗较大，弯叶式功率消耗较小。大型搅拌器一般做成两半型，用螺栓连成整体，便于拆卸。挡板的作用：a、改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体激烈翻动，增加溶解氧。b、防止搅拌过程中漩涡的产生，而导致搅拌器露在料液以上，起不到搅拌作用。全挡板条件：在一定转速下，再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。竖立的蛇管、列管、排管也可以起挡板作用。挡板宽度：（0.1～0.12）D，装设4～6块即可满足全挡板条件。挡板与罐壁之间的距离：挡板宽度的(1/5～1/8)，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。（3）消泡器：形式：锯齿形、梳状式及孔板式。消泡器的长度约为罐径的0.65倍。（4）联轴器及轴承：用联轴器使几段搅拌轴上下成牢固的刚性联接。形式：鼓形及夹壳形两种。为了减少震动，中型发酵罐装有底轴承，大型发酵罐装有中间轴承。(5)变速装置：试验罐：无级变速装置发酵罐：有三角皮带传动，圆柱或螺旋圆锥齿轮减速装置。(6)空气分布装置空气分布装置的作用：吹入无菌空气，使空气分布均匀。空气分布装置的形式：单管和环形管。常用单管，因为效果比环形管好，而且环形管喷空容易被堵塞。环形管的环径一般为搅拌器直径的0.8倍。通风量在0.02～0.5ml/s时，气泡直径与空气喷口直径的1/3次方成正比，也就是喷口直径越小，气泡直径越小，而氧气的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超过上述范围，此时气泡直径与风量有关，而与喷口直径无关，所以单管的分布装置的分布效果不低于环形管。(7)轴封定义：运动部件与静止部件之间的密封叫作轴封。如搅拌轴与罐盖或罐底之间。作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。形式：填料函和端面轴封两种。目前多用端面式轴封。填料函式轴封是由填料箱体、填料底衬套、填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密的相互贴合，并作相对转动而达到密封。4、发酵罐装料容积的计算（1）装料量：一般装料高度为圆柱部分高度的70％，但泡沫少时可取90％，多时可取60％。（2）公称容积：罐的圆柱部分和底封头容积之和（取整数）。（3）椭圆形封头的容积：可查手册或用公式计算；（4）罐的全容积；（5）罐体总高度；（6）液柱高度；（7）装料容积；（8）罐的容积装料系数。5、发酵罐的管路配置、渗漏和死角的排除防止染菌的措施：管路配置如图6－8所示。(1)尽量减少管路，从而减少染菌机会。但是排气管一般单独设置较好，否则，一罐染菌，其他罐通过空气染菌。(2)消灭死角：死角是微生物隐藏而蒸汽难于消毒的位置，死角位置最容易染菌，必须彻底消灭。(3)消灭渗漏：渗漏是染菌主要的原因之一。渗漏现象有罐体穿孔渗漏、冷却蛇管渗漏、垫圈渗漏、轴封渗漏、绞牙填料渗漏、管路焊接渗漏、阀杆填料渗漏、法兰阀盘与阀座缝隙渗漏等。（二）自吸式发酵罐它是不需要空气压缩机，而在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。1、充气原理：自吸搅拌器和导轮，即转子和定子。转子转动时空气则由导气管吸入。转子的转速越大，旋转的线速度越大，则流体的动能也越大，流体离开转子时，由动能转变为压力能也越大，排出的风量也越大。溶氧效果好：由于转子的搅拌作用，气液在叶轮周围形成强烈的混合流（湍流），使刚离开叶轮的空气立即在不断循环的发酵液中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下混合，翻腾，扩散到整个罐中，因此，自吸式充气装置在搅拌的同时完成了充气过程。气液均匀密切接触，气液接触表面不断更新，提高了传质效率，提高了溶氧系数。2、消泡装置发酵中常用的消泡方法为化学法消泡和机械法消泡，有的采用其中方法之一，